Классификация сварки (1016822), страница 9

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 9)

Рис. 3.39. Рельефная сварка:
а - последовательность образования соединения; б - распределение токов и усилий; в – общий вид машины МР-8010

одной из которых выштампованы рельефы сферической формы, зажимаются между электродами 1 с большой контактной поверхностью (плитами), подводящими ток к соединяемым деталям. Для обеспечения одинаковых условий нагрева каждого рельефа необходимо, чтобы приложенное усилие Р^и ток/2 (рис. 3.39,6) равномерно распределялись между всеми точками контакта деталей (Рсв, /св).

Рассмотрим процесс образования соединения. При сжагии деталей электродами из-за малой площади контакта рельефа с плоской деталью ( рис. 3.39, а) контактное сопротивление деталь - детапь при рельефной сварке болыше, чем при точечной сварке того же металла. После включения сварочного тока металл рельефа интенсивно нагревается и его вершина деформируется; контактное сопротивление быстро уменьшается, и теплота выделяется в основном за счет собственного сопротивления металла рельефа. Нагреваемые рельефы не должны сильно деформироваться до образования зоны расплавления в контакте дета-лей. Если это произойдет, то детали придут в соприкосновение по всей внутренней поверхности, ток пойдет, минуя рельефы, через холодные участки металла, имеющие малое сопротивление; дальнейший нагрев рельефа резко уменьшится и соединение будет непрочным.

При правильно выбранном режиме сварки в результате теплового расширения металла в зоне соединения между деталями образуется некоторый зазор, препятствующий их случайному соприкосновению и появлению дополнительных (помимо рельефа) путей прохождения тока через детали. По мере протекания тока зона расплавления увеличивается в объеме, металл рельефа интенсивно деформируется и выходит на наружную поверхность детали (остается лишь не-большая кольцевая канавка). Когда зона расплавления достигнет необходимых размеров, сварочный ток выключают, металл охлаждается и кристаллизуется; при этом образуется литое ядро. Как и при точечной сварке, литое ядро окружает плотный поясок металла, по которому соединение произошло без расплавления.

3.7.4. Точечная микросварка

Разновидностью контактной сварки является точечная микросварка, которая предназначена для соединения разрядом конденсаторов навесных электрорадиоэлементов с токоведущими дорожками печатных плат. Для сварки служит машина (рис. 3.40), представляющая собой комплекс, состоящий из монтажного стола, сварочной голов-ки, сварочного трансформатора, предметного столика, источника питания и микроскопа МБС-10.

Сварочная головка снабжена гибким педальным приводом и представляет собой механизм для опускания и прижима к свариваемому изделию двух электродов с раздельным приложением усилия и регулируемым параллельным зазором между ними.

Свариваемые детали размещают на предметном столике, который имеет только верти-кальное перемещение горизонтальной рабочей площадки.

Источник питания типа И153 или И153.01 соединен проводами со сварочным

Рис. 3.40. Машина для контактной точечной микросварки: 1 - стол; 2 - контакты; 3 ~ источник питания; 4 - педаль

трансформатором и микропереключателем, установленным в сварочной головке, и обеспечивает:

1) зарядку рабочих конденсаторов до определенного уровня напряжения, определяемого технологией сварки;

2) поддержание этого напряжения с заданной точностью на заданном уровне;

3) разряд рабочих конденсаторов на сварочный трансформатор.

3.7.5. Стыковая сварка

Стыковоя сварка — способ, которым детали соединяются (свариваются) по всей плоскости их касания под воздействием нагрева и сжимающего усилия. Детали одинакового или близкого по размерам сечения закрепляют в электродах-губках машины, к которым подводят ток (рис. 3.41). При нагреве и пластической деформации металла в зоне стыка часть элементарных частиц - зерен металла разрушается с одновременным образованием новых(общих для обеих дета-лей) зерен. Обязательное условие получения надежного соединения - удаление пленки оксидов на торцах деталей или ее разрушение.

Для сварки используется теплота, выделяемая в контакте между торцами соединяемых деталей (за счет контактного сопротивления) и в самих деталях. При стыковой сварке переходные сопротивления губка — деталь весьма малы и практически не оказывают влияния на общее количество выделяемой теплоты. Различают стыковую сварку сопротивлением и оплавлением.

Сварка сопротивлением— способ стыковой сварки, при котором ток включается после сжатая деталей 3 усилием, передаваемым губками 1,2 машины (рис. 3.41, а). В начале процесса детали контактируют только отдельными выступами, что и создает контактное

Рис. 3.41. Схема процесса стыковой сварки сопротивлением(а, 6)

сопротивление. После включения тока благодаря его высокой плотности на выступах металл зоны контакта деталей интенсивно нагревается, и под действием усилия выступы сминаются. Контактное сопротивление быстро уменьшается, и далее нагрев происходит за счет собственного сопротивления деталей, которое увеличивается с повышением температуры. Когда температура в зоне контакта станет близкой к температуре плавления металла, детали под действием усилия свариваются в результате рекристаллизации с образованием плавного утолщения - усиления (рис. 3.41, 6).

При стыковой сварке важной характеристикой процесса является «вылет» деталей из губок — установочная длина /, и /2 (см. рис. 3.41, а). В связи с тем, что губки интенсивно отводят теплоту, температура в зоне стыка деталей, а следовательно, и качество сварки существенно зависят от установочной длины. При стыковой сварке сопротивлением для сжатия деталей используют постоянное или резко возрастающее к концу нагрева усилие, которое снимают после выключения тока.

Сварка оплавлением — способ стыковой сварки, при котором тор-цы соединяемых деталей нагревают током до расплавления металла при их сближении под действием небольшого усилия и затем быстро сжимают осадкой. При сварке оплавлением зажатые в губках детали, к которым подведено напряжение, медленно перемещают навстречу одна другой с постоянной или возрастающей скоростью до соприкосновения торцов. Вследствие небольшой начальной площа-ди контакта деталей в месте их соприкосновения создается высокая плотность тока, металл контакта мгновенно нагревается до температуры кипения и испаряется, что сопровождается небольшим взрывом единичных контактов-перемычек. В результате взрыва часть металла перемычек выбрасывается из стыка в виде искр и брызг.

Таким образом, при сближении деталей непрерывно возникают и разрушаются контакты-перемычки с выбросом частиц и паров металла и образованием на торцах равномерного расплавленного слоя металла(рис.3.42,а).При этом процессе, называемом оплавлением, уменьшается установочная длина деталей.

При сварке оплавлением контактное сопротивление к концу процесса оплавления уменьшается вследствие увеличения числа перемычек, а собственное сопротивление деталей повышается с нагревом металла, поэтому общее сопротивление металла между губками изменяется незначительно. Во время оплавления контактное

Рис. 3.42. Схема процесса (а, б) стыковой сварки оплавлением рельсов

сопротивление значительно больше сопротивления деталей, поэтому нагрев в основном идет за счет теплоты, выделяющейся в металле торцов деталей. Удаленные от торцов слои металла нагреваются вследствие теплопроводности от оплавляемых поверхностей. После определенного укорочения деталей оплавлением их быстро сжимают нарастающим усилием -осадкой.

При осадке расплавленный и перегретый металл с оксидами выдавливается из стыка деталей, образуя сварное соединение, а металл около стыковой зоны деформируется с характерным искривлением волокон, образуя усиление и грат в виде окисленного и перегоревшего металла (рис. 3.42, б). В процессе оплавления и осадки существенно уменьшается установочная длина на величину припуска на сварку Дсв.

При соединении деталей больших сечений для снижения электрической и механической мощности оборудования применяют так называемую сварку оплавлением с подогревом, при которой концы деталей вначале нагревают аналогично сварке сопротивлением. Детали при подогреве периодически сжимают небольшим усилием, нагревают током, затем размыкают. После подогрева до определенной температуры торцы оплавляются и детали осаживаются.

3.8. СВАРКА ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

При сварке токами высокой частоты (ТВЧ) изделие перед сварочным узлом формируется в виде заготовки с У-образной щелью между свариваемыми кромками. К кромкам индуктором (рис. 3.43, а) или с помощью вращающегося контактного ролика (рис. 3.43,6) подводится ток высокой частоты таким образом, чтобы он проходил от одной кромки к другой через место их схождения.

Вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости (см. дальше), который по мере сближения кромок усиливается, достигается

Рис. 3.43. Схема высокочастотной сварки труб с индукционным (а) и кон-тактным (б) способами подвода тока:

1 - индуктор; 2 и 3 - контакты; 4 - ферритовый стержень; 5 - сжимающие ролики; 6 - труба; 7 - направляющий ролик

высокая концентрация тока в месте схождения кромок, и они разогреваются. Нагретые кромки обжимаются валками и свариваются.

Качество сварного соединения и расход элекгроэнергии обусловлены особенностями протекания тока высокой частоты по проводникам.

При протекании тока по проводнику проявляется поверхностный эффект, заключающийся в неравномерном распределении переменного тока по сечению проводника: у наружной поверхности проводника наблюдается наибольшая плотность тока. При высокой частоте ток проходит лишь по тонкому поверхностному слою проводника. Вследствие поверхностного эффекта существенно увеличивается активное сопротивление проводников и выделяющаяся энергия концентрируется в поверхностных слоях нагреваемого изделия.

При протекании переменного тока в системе проводников, рас-положенных таким образом, что каждый из них находится не только в собственном переменном магнитном поле, но и в поле других про-водников, проявляется эффект близости: ток по периметру проводников располагается так, что его плотность в близлежащих точках проводников максимальная, а в наиболее удаленных — минимальная. Чем меньше расстояние между осями проводников и чем больше радиус сечения проводника, тем сильнее проявляется эффект близости.

3.9. ХОЛОДНАЯ СВАРКА

Холодная сварка - способ соединения деталей при комнатной (и даже отрицательной) температуре, без нагрева внешними источниками. Сварка осуществляется с помощью специальных устройств, вызывающих одновременную направленную деформацию предварительно очищенных поверхностей и нарастающее напряженное состояние, при котором образуется монолитное высокопрочное соединение. Холодной сваркой можно соединять, например, алюминий, медь, свинец, цинк, никель, серебро, кадмий, железо. Особенно велико преимущество холодной сварки перед другими способами свар-ки при соединении разнородных металлов, чувствительных к нагреву или образующих интерметаллиды.

Холодная сварка — сложный физико-химический процесс, протекающий только в условиях пластической деформации. Без пластической деформации в обычных атмосферных условиях, даже прилагая любые удельные сжимающие давления к соединяемым заготовкам, практически невозможно получить полноценное монолитное соединение. Роль деформации при холодной сварке заключается в предельном утонении или удалении слоя оксидов, в сближении сва-риваемых поверхностей до расстояния, соизмеримого с параметром кристаллической решетки, а также в повышении энергетического уровня поверхностных атомов, обеспечивающем возможность образования химических связей.

Качество сварного соединения определяется исходным физико-химическим состоянием контактных поверхностей, давлением (усилием сжатия) и степенью деформации при сварке. Оно также зависит от схемы деформации и способа приложения давления (статического, вибрационного). В зависимости от схемы пластической деформации заготовок сварка может быть точечной, шовной и стыковой.

Точечная сварка - наиболее простой и распространенный способ холодной сварки. Ее применение рационально для соединения алюминия, алюминия с медью, армирования алюминия медью. Ею можно заменить трудоемкую клепку и контактную точечную сварку.

Характеристики

Список файлов лекций